Anna Du sétált a Castle Island dél-bostoni partján, amikor észrevette, hogy a parton szétszórt műanyag található. Lehajolt, hogy felvegye, és gyorsan rájött, hogy sok apróbb darab van, mint amennyit képes kezelni.
„Amikor rájöttem, hogy hány darab van, lehetetlennek tűnt” - mondja Du, aki akkoriban hatodik osztályba került.
De Du a tudósokhoz hasonlóan közelített a problémához - először egy kis kutatással. Így tudta meg, hogy évente 8 millió tonna műanyag kerül az óceánokba - és ez kiegészíti a már létező óriási 150 millió tonna műanyagot.
Aztán dolgozni kellett valami, ami segíthet a probléma megoldásában: egy távirányítású jármű, vagy ROV, amely áthaladhat a vízen, és észlelhet műanyagokat az óceán fenekén.
Du a Broadcom Masters verseny 30 döntőse közül egy, a világ egyik legfontosabb tudományos, technológiai, mérnöki és matematikai (STEM) versenyének a fiatal fiatalok számára. A verseny, amelyet a Broadcom Alapítvány és a Tudományos és Közvélemény Társaság szervezett, nyolc éve zajlik. Ebben az évben közel 5000 hatodik, hetedik és nyolcadik osztályozó nevezték ki a regionális tudományos vásárokon való verseny után, és 2500 jelentkező jelentkezett online mérlegelésre. Ezt a medencét 300 „Broadcom Masters” elnevezésű projektre szűkítették, és most a 30 legjobb döntõs döntõbe jutott Washington DC-ben gyűlik össze, hogy bemutassa projektjeit. A Carnegie Tudományos Intézetben ma kihirdetik a 25 000 dolláros fődíjat, valamint egyéb pénzjutalmakat.
A Du's ROV PVC-csövekkel készül. A Du's ROV kétféle különálló rendszerrel, navigációs rendszerrel és egy érzékelő rendszerrel működik, mint például a Mars felszínén kémkedő Curiosity Lander és a mélytengeri Nereid ROV a Woods Hole Oceanographic Intézetnél (WHOI). A navigációs rendszer nagyon egyszerű: légcsavarokkal mozog a vízen, és a halászati súlyok és a habmedence úszók új kombinációja lehetővé teszi, hogy fel-le mozogjon.
„Itt a valódi találmány az érzékelés” - mondja Dana Yoerger robotista és mérnök, aki a WHOI Nereid-ével működik, egy olyan ROV-val, amely nagy távolságot halad az Északi-sarkon, és akusztikus, kémiai és biológiai érzékelőkkel rendelkezik a fedélzeten. Nereid félelmével Du beceneve volt a ROV Nereid Jr.-re, annak ellenére, hogy járműve más képességekkel rendelkezik, mint a neve. "A ROV szépen elkészült egy 12 éves kor számára, és az övé elég okos" - teszi hozzá Yoerger.
Du észlelésével az érzékelő rendszer az „igazán hűvös rész”. Nagy felbontású infravörös kamerát, valamint három különféle fényt használ a műanyag felfedésére. A Du detektálási módszerei két különböző infravörös hullámhosszúságból állnak, amelyek megvilágítják a mikroplasztika abszorpciós spektrumát, és kitűnnek a homoktól és a növény életétől. A látható fényt is használ a természetellenes színek észlelésére, amelyek a műanyagok kiemelkedhetnek. (Du egyúttal a Discovery Education 3M Young Scientist Challenge tíz döntősének egyike volt ebben az évben. Demóját láthatja az alkalmazásának videójában.) A készülék valójában nem gyűjti a mikroplasztikákat, de azonosítja, hol éppen ezek felhalmozódnak. Szabadalmat kért az ROV funkcionális elemeire.
„Lenyűgöző alapvető mérnöki ösztöne van az ilyen problémák lebontására, majd az utána való továbblépésre” - mondja Casey Machado, aki szintén WHOI mérnök, aki Nereid-rel dolgozik. „Ezt a műszaki munkával, az építkezés és a tervezés nyomán követte el, hogy elkészítsen egy működő prototípust, ami nagyon jó. Ez egyszerűen hangzik, de a gondolkodás szintje igazán lenyűgöző. ”
Amikor Du először olvasott arról a kihívásról, hogy megtalálják az óceán mikroplasztikáit, amelyek - a Nagy-csendes-óceáni szemétgyűjtőktől eltérően - nem úsznak a felszínen, tudta, hogy egy ROV lesz a leghatékonyabb eszköz a feladathoz. Vödrök és vödrök vízminta vétele és laboratóriumi elemzése soha nem hajtható végre a szükséges mértékig. Szüksége volt egy mobil laboratóriumra, amely képes helyben megtalálni a műanyagot.
Du öt éves korától kezdve részt vesz az MIT nyilvános rendezvényein és műhelymunkáin, és ebből az ülésből, a helyi könyvtárak készítői laboratóriumaiban és a YouTube-ban felvette a ROV építéséhez szükséges mérnöki ismereteket. Azt mondja, hogy bonyolult volt az, hogy a készüléke vízkúton keresztül mozogjon - még a megfelelő ragasztó kiválasztásánál is, amellyel a PVC-csöveket együtt lehet tartani. Mielőtt hozzátette volna például a halászati súlyokat, a ROV megfordulna, amikor megpróbálta felfelé és lefelé mozgatni. Sok próba és hiba történt, amikor a Boston Harbor-ban megpróbálta ROV-ját.
Du teszteli Nereid Jr.-t a Boston Harbor-ban. (Broadcom Masters) "Anna egy erő, amellyel számolni kell - ezek a döntősök" - mondja Maya Ajmera, a Tudományos és Közvélemény Társaságának elnöke és vezérigazgatója. „Ami meghökkent számomra a gyerekekről, akik részt vesznek a versenyünkön, az, hogy nagy problémákra néznek rá. Nagy problémát vizsgálnak és szűkítik, amíg olyan megvalósíthatóságra nem kerülnek, amelyen meg tudnak csinálni valamit. Anna projektjével láthatja a nagy képet. ”
Biztosan ez egy Du dióhéjban. Amikor a jövőbeli tervekről kérdezik, megemlíti, hogy szeretne valamilyen módon kezelni az éghajlatváltozás hatásait.
"Úgy gondolom, hogy különösen az éghajlatváltozás miatt, amely a világ minden táján történik, sok olyan probléma megoldható, amelyek új találmányokkal megoldhatók" - mondja Du. "Jelenleg elsősorban a műanyagokra összpontosítom, mert még hosszú út áll előttünk."
Nereid Jr. számára Du következő lépése egy mesterségesen intelligens rendszer kifejlesztése, amely létrehozhat egy prediktív algoritmust azon helyről, ahol a mikroplasztika valószínűleg aggregálódik.
Du jóváírja szüleit, akik évek óta vesznek részt az MIT hétvégén zajló hallgatói tájékoztató tevékenységein, hogy elősegítsék és támogassák érdeklődését a STEM iránt. Azt mondja, hogy sikerült ott találkoznia hallgatókkal és tudósokkal, és ennek eredményeként meg kívánja határozni az egyetemen való részvételt és a mérnökké válást.
"Tudom, hogy mérnök akarok lenni, mert szeretek dolgokat építeni a világproblémák megoldására" - mondja Du. "De még nem vagyok biztos benne, hogy még milyen mérnök vagyok."
Korában bőven van ideje kitalálni.
